超声波法利用瑞利散射的物理现象。当随机分布的散射物体远小于波长时，就会出现瑞利状态的散射。后向散射功率随入射波频率的四次方增加。例如，在超声检测中，它可用于微观结构表征和有效晶粒尺寸评估[3]。在瑞利体系中，后向散射功率取决于散射物体的有效尺寸的三次方。在固体材料中，由于铁的声学晶体各向异性，可以使用剪切波，其优点是具有较高的散射系数，但具有角束扫描的实际缺点多晶金属中的晶粒是密集堆积的。假设有效 的平均晶粒尺寸、不存在多重散射贡献、平均干 涉和晶界处的平均折射率[4]，简化了基本方 程。 瑞利散射系数 σλ 估计为： σλ ～ ?4 ? Ae3 ? RM 这种简化的关系显示了材料因素在后向散射 强度中的作用。频率 ? 是比例因子；频率的增加 会使材料特性的分辨率以四次方增加。有效晶粒尺寸 Ae3 表示各种散射源的贡献和多重散射的影 响，RM表示散射物体界面处的平均阻抗对比 度。 假设细晶粒马氏体和粗晶粒核心材料之间存 在界面，测量的反向散射强度的增加通过飞行时 间评估提供有关界面深度的信息，知道角度入射 角和声速。该方法检测到未受影响的核心材料的 过渡，从而指示总硬化深度 (THD) 的厚度。 但是，不可能测量表面渗碳层深度 (CHD) 或渗 氮硬化深度 (NHD)，因为通过有效晶粒尺寸在 表面和芯部之间没有明确定义的界面。